Ang pangalawang batas ni Newton ay marahil ang pinakatanyag sa tatlong batas ng klasikal na mekanika na ipinostulate ng isang Ingles na siyentipiko noong kalagitnaan ng ika-17 siglo. Sa katunayan, kapag nilutas ang mga problema sa pisika para sa paggalaw at balanse ng mga katawan, alam ng lahat kung ano ang ibig sabihin ng produkto ng masa at pagbilis. Tingnan natin ang mga tampok ng batas na ito sa artikulong ito.
Ang lugar ng pangalawang batas ni Newton sa klasikal na mekanika
Ang klasikal na mekanika ay nakabatay sa tatlong haligi - tatlong batas ni Isaac Newton. Ang una sa kanila ay naglalarawan ng pag-uugali ng katawan kung ang mga panlabas na puwersa ay hindi kumikilos dito, ang pangalawa ay naglalarawan ng pag-uugali na ito kapag ang mga naturang puwersa ay lumitaw, at sa wakas, ang ikatlong batas ay ang batas ng pakikipag-ugnayan ng mga katawan. Ang pangalawang batas ay sumasakop sa isang sentral na lugar para sa magandang dahilan, dahil iniuugnay nito ang una at pangatlong postulate sa isang solong at magkatugmang teorya - klasikal na mekanika.
Ang isa pang mahalagang katangian ng pangalawang batas ay ang pag-aalok nitoang isang kasangkapang pangmatematika upang mabilang ang pakikipag-ugnayan ay ang produkto ng masa at acceleration. Ginagamit ng una at ikatlong batas ang pangalawang batas upang makakuha ng dami ng impormasyon tungkol sa proseso ng mga puwersa.
Impulse of power
Sa karagdagang artikulo, ang pormula ng pangalawang batas ni Newton, na makikita sa lahat ng modernong aklat-aralin sa pisika, ay ipapakita. Gayunpaman, sa simula ang gumawa ng formula na ito ay nagbigay nito sa isang bahagyang naiibang anyo.
Kapag nagpopostulate ang pangalawang batas, nagsimula si Newton sa una. Maaari itong mathematically nakasulat sa mga tuntunin ng dami ng momentum p¯. Ito ay katumbas ng:
p¯=mv¯.
Ang dami ng paggalaw ay isang vector quantity, na nauugnay sa mga inertial na katangian ng katawan. Ang huli ay tinutukoy ng mass m, na sa formula sa itaas ay ang koepisyent na nauugnay sa bilis v¯ at momentum p¯. Tandaan na ang huling dalawang katangian ay mga dami ng vector. Nakaturo sila sa parehong direksyon.
Ano ang mangyayari kung ang ilang panlabas na puwersa F¯ ay nagsimulang kumilos sa isang katawan na may momentum p¯? Tama, magbabago ang momentum sa halagang dp¯. Bukod dito, ang halagang ito ay magiging mas malaki sa ganap na halaga, mas mahaba ang puwersa na kumikilos sa katawan. Ang katotohanang ito na itinatag ng eksperimento ay nagpapahintulot sa amin na isulat ang sumusunod na pagkakapantay-pantay:
F¯dt=dp¯.
Ang formula na ito ay ang pangalawang batas ni Newton, na ipinakita mismo ng siyentipiko sa kanyang mga gawa. Isang mahalagang konklusyon ang sumusunod mula rito: ang vectorAng mga pagbabago sa momentum ay palaging nakadirekta sa parehong direksyon tulad ng vector ng puwersa na nagdulot ng pagbabagong ito. Sa expression na ito, ang kaliwang bahagi ay tinatawag na salpok ng puwersa. Ang pangalang ito ay humantong sa katotohanan na ang dami mismo ng momentum ay madalas na tinatawag na momentum.
Force, mass and acceleration
Ngayon ay nakukuha natin ang pangkalahatang tinatanggap na formula ng itinuturing na batas ng klasikal na mekanika. Para magawa ito, pinapalitan natin ang value dp¯ sa expression sa nakaraang talata at hatiin ang magkabilang panig ng equation sa oras na dt. Mayroon kaming:
F¯dt=mdv¯=>
F¯=mdv¯/dt.
Ang time derivative ng velocity ay ang linear acceleration a¯. Samakatuwid, ang huling pagkakapantay-pantay ay maaaring muling isulat bilang:
F¯=ma¯.
Kaya, ang panlabas na puwersa na kumikilos sa kinokonsiderang katawan ay humahantong sa linear acceleration a¯. Sa kasong ito, ang mga vector ng mga pisikal na dami ay nakadirekta sa isang direksyon. Ang pagkakapantay-pantay na ito ay mababasa nang baligtad: ang masa sa bawat acceleration ay katumbas ng puwersang kumikilos sa katawan.
Paglutas ng Problema
Ipakita natin sa halimbawa ng pisikal na problema kung paano gamitin ang itinuturing na batas.
Pagbagsak, tumaas ang bilis ng bato ng 1.62 m/s bawat segundo. Kinakailangang matukoy ang puwersang kumikilos sa bato kung ang bigat nito ay 0.3 kg.
Ayon sa kahulugan, ang acceleration ay ang rate kung saan nagbabago ang bilis. Sa kasong ito, ang modulus nito ay:
a=v/t=1.62/1=1.62 m/s2.
Dahil ang produkto ng masa sa pamamagitan ngang acceleration ay magbibigay sa atin ng gustong puwersa, pagkatapos ay makukuha natin ang:
F=ma=0.31.62=0.486 N.
Tandaan na ang lahat ng mga katawan na nahuhulog sa Buwan malapit sa ibabaw nito ay may itinuturing na acceleration. Nangangahulugan ito na ang puwersa na nakita namin ay tumutugma sa puwersa ng gravity ng buwan.
